JP2008517354A - A computer with a method of building an encrypted database index for database table search - Google Patents

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Abstract

本発明は、インデックス付きのデータベーステーブルを安全に構築し検索するためのさまざまな方法を達成する。データベーステーブル及びデータベースインデックスの機密部分は、暗号化されたデータを取り扱うために配置されたブール関数により暗号化され、序列され、そして検索される。また、認定利用者が暗号化されたテーブルを構築し検索することを可能にするデータベース管理システムが開示される。  The present invention achieves various methods for securely building and retrieving indexed database tables. Sensitive portions of database tables and database indexes are encrypted, ordered, and retrieved by Boolean functions arranged to handle encrypted data. Also disclosed is a database management system that allows authorized users to build and search encrypted tables.

Description

本発明は、暗号化されたデータベース検索手段に関し、特に、暗号化されたデータベースインデックスを構築すること及び暗号化されたデータベースインデックスを用いる暗号化されたデータベーステーブルを高速検索することに関する。   The present invention relates to encrypted database search means, and more particularly to building an encrypted database index and fast searching an encrypted database table using an encrypted database index.

背景技術及び発明が解決しようとする課題Background Art and Problems to be Solved by the Invention

コンピュータデータベースは、利用者へアクセスを容易にすると同時にコンピュータ上の膨大な量の情報を記憶するための一般的な手段である。典型的なデータベースは、情報の「領域」を有する「記録」として記憶された関連する情報の系統化された蓄積である。例えば、顧客データベースは各々の消費者の記録である。各々の記録は、例えば、姓、名、生年月日、住所、クレジット情報、クレジットカード情報、社会保障番号、及び顧客履歴などのような、顧客についての詳細情報を指定する領域を含む。以上のように、情報のほとんどが機密的なものであるので、データベースは、暗号化された形態でしばしば管理される。   A computer database is a common means for facilitating access to a user and at the same time storing an enormous amount of information on the computer. A typical database is a systematic accumulation of related information stored as “records” having “regions” of information. For example, a customer database is a record of each consumer. Each record includes an area that specifies detailed information about the customer, such as, for example, first name, last name, date of birth, address, credit information, credit card information, social security number, and customer history. As mentioned above, since most of the information is confidential, databases are often managed in encrypted form.

データベース管理システム（ＤＢＭＳ）は、システム利用者のためのデータベース（即ち、記憶装置に実際記憶されたデータ）へのアクセスを一般的に提供し管理する。実質的に、ＤＢＭＳは、データベース利用者がデータベース管理に必要な基礎的な詳細事項について知ることや気にかけることをさせないようにする。一般的に、データへアクセスする利用者からの全ての要求はＤＢＭＳにより処理される。例えば、基礎となるシステム遂行の利用者認識なしに記録が検索され、情報はデータファイルに加えられ又は削除され、情報はそのようなファイルから読み込まれ又はアップデートされることなどがある。   A database management system (DBMS) generally provides and manages access to a database (ie, data actually stored in a storage device) for system users. In effect, the DBMS prevents the database user from knowing or caring about the basic details necessary for database management. In general, all requests from users accessing data are handled by the DBMS. For example, records may be retrieved without user recognition of the underlying system performance, information may be added to or deleted from the data file, information may be read or updated from such a file, and so forth.

従って、ＤＢＭＳは、実行段階から削除されたデータベースの概念視点を利用者に提供する。データベース管理システムの一般的な構築と操作とは従来技術にある。   Therefore, the DBMS provides the user with a conceptual view of the database deleted from the execution stage. The general construction and operation of a database management system is in the prior art.

ＤＢＭＳが特定のデータ記録を検索、記憶、読み込み、及び表示する速度を増すために、ＤＢＭＳは１つ以上のデータベーステーブル上でデータベースインデックスを通常管理する。データベーステーブルはデータベースの完全な内容を含むが、通常ＤＢＭＳは最も頻繁にアクセスされる記録のみからなる１つ以上のテーブルを作成する。ＩＤ行３２、名３４、姓３６、及び生年月日（ＤＯＢ）３８である領域のコラムに配列されたＮ記録を有するテーブル３０を表す図２を例として挙げる。顧客のデータベースの中でこの種の情報が頻繁にアクセスされ検索されることが容易に理解できる。   In order to increase the speed with which a DBMS can retrieve, store, read, and display a particular data record, the DBMS typically manages a database index on one or more database tables. A database table contains the complete contents of a database, but usually a DBMS creates one or more tables consisting only of the most frequently accessed records. Take FIG. 2 as an example, which represents a table 30 having N records arranged in columns in the area of ID row 32, first name 34, last name 36, and date of birth (DOB) 38. It is easy to understand that this kind of information is frequently accessed and searched in the customer database.

データベーステーブルのデータは機密的なものであるが、そのようなデータベーステーブルを高速検索可能にするためには、一般的には暗号化されない。暗号化されたテーブルを検索するために、ＤＢＭＳは、まずテーブルを復号化する演算能力を費やし、その際検索を実行しテーブルを最終的に（再度）暗号化することとなる。それ故、データベーステーブルを暗号化することは、今のところ暗号化されたデータを検索するための手段がないので高速検索を妨げている。   The data in the database table is confidential, but is generally not encrypted in order to make such a database table searchable at high speed. In order to search for an encrypted table, the DBMS first spends computing power to decrypt the table, in which case the search is performed and the table is finally (again) encrypted. Therefore, encrypting the database table hinders fast searching because there is currently no means for retrieving the encrypted data.

Ｂ―ツリー（又はＢ＋ツリー）データ構造として一般的に管理されるデータベースインデックスは、多様な方法でデータベースインデックスのノードを通じて構築されるソートされないデータベーステーブルの記録が特定の利用者の要求に依存することを可能にする。データベースインデックスは、固有のインデックスデータと共にインデックスキー値の指定されたノードを記憶する単一ファイルとして構築されることとなる。インデックスキー値は、ある要求された序列（インデックス発現）のデータベーステーブル記録を（論理的に）配列するために用いられる記録からの１つ以上のフィールドで構成されるデータ量である。インデックスデータは、データベーステーブルの各々の記録の実際の記憶位置に対する固有のポインタ又は識別子である。その両方は、データベーステーブルにおいて記録を配置及び配列するためのシステムにより内部で問い合わされる。検索及びデータ管理の簡略化のため、テーブルのような、現在のスキーマは、データベースインデックスの中のデータが安全でない透過的な形態で維持されることを要求する。   A database index that is typically managed as a B-tree (or B + tree) data structure is that records of unsorted database tables that are built through the database index nodes in various ways depend on the requirements of a particular user. Enable. The database index will be constructed as a single file that stores the node with the specified index key value along with unique index data. An index key value is an amount of data composed of one or more fields from a record used to (logically) arrange a database table record of some requested order (index expression). The index data is a unique pointer or identifier for the actual storage location of each record in the database table. Both are interrogated internally by a system for placing and arranging records in a database table. To simplify search and data management, current schemas, such as tables, require that data in database indexes be maintained in an insecure and transparent form.

図３は、従来技術に従った、ｂ−ツリーインデックス、２分木インデックス５０の１形態を示す。２分木インデックス５０は、階層的順序に配列された複数のノード５２を含む。図３の例において、各々のノード５２は、透過的インデックスキー５４と透過的インデックスデータ５６とを含む。透過的インデックスキー５４は、インデックス５０の階層的順序付けのために用いられるデータを含む。デーブル３０の場合、例えば、ＤＯＢコラム３８からのデータは、時間経過で配列されたインデックス５０の透過的インデックスキー５４として利用に適することとなる。透過的インデックスデータ５６はノード５２のペイロードデータを含む。テーブル３０の場合、例えば、行ＩＤコラム３２からのデータは、透過的インデックスデータ５６のコンテンツとして利用に適することとなる。   FIG. 3 shows one form of b-tree index, binary tree index 50 according to the prior art. The binary tree index 50 includes a plurality of nodes 52 arranged in a hierarchical order. In the example of FIG. 3, each node 52 includes a transparent index key 54 and transparent index data 56. Transparent index key 54 contains data used for hierarchical ordering of index 50. In the case of the table 30, for example, the data from the DOB column 38 is suitable for use as the transparent index key 54 of the index 50 arranged over time. Transparent index data 56 includes payload data for node 52. In the case of the table 30, for example, data from the row ID column 32 is suitable for use as the content of the transparent index data 56.

Ｂ−ツリーインデックスの特定の記録の検索は、ツリーの中の特定の経路を横断することにより発生する。特定のキー値を有する記録を見つけるためには、求められたキー値と共に呼び出された各々のノードで記憶されたキー値を比較するツリーを通じて操作される。各々のノードと共に記憶されたポインタと連結して、各々の比較演算の結果は、最終的に望ましい記録に達するためにツリーを通じてどの経路をとるべきかを指示する。最終的に、探索は、求められたキー値のための特定のデータ記録へ徐々に導く（すなわち、ポイント又は識別子を記憶する）特定の葉節点で終了する。また、葉節点は、葉節点それ自体のデータ記録の実データを「クラスタ化されたインデックス」として記憶することとなる。   Searching for a particular record of the B-tree index occurs by traversing a particular path in the tree. To find a record with a particular key value, it is manipulated through a tree that compares the stored key values at each node called with the determined key value. Concatenated with the pointers stored with each node, the result of each comparison operation indicates which path to take through the tree to finally reach the desired record. Eventually, the search ends at a specific leaf node that gradually leads (ie, stores a point or identifier) to a specific data record for the determined key value. In addition, the leaf node stores the actual data of the data recording of the leaf node itself as a “clustered index”.

インデックスは、インデックスを用いることなしに特定の行をさらに高速にデータベースサーバが発見し読み込みすることを可能にする。データベーステーブルの最初からの順次的又は線形的なスキャンは、それまでに各々の記録を比較しながら、インデックスを使用するために非常にゆっくりと比較される。求められた記録が最終的に配置されるまで記録のブロックの全てが呼び出されなければならないだろう。もはや中規模のサイズのテーブルにとっては、そのようなアプローチは受け入れがたい実行となる。結果として、実質的に全ての現代のリレーショナルデータベースシステムは、Ｂ−ツリー又はその変形型を用いる。   The index allows the database server to find and read a particular row faster without using the index. Sequential or linear scans from the beginning of the database table are compared very slowly to use the index while comparing each record so far. All of the blocks of records will have to be called until the requested record is finally placed. For medium sized tables, such an approach is an unacceptable practice. As a result, virtually all modern relational database systems use B-trees or variants thereof.

図１は、従来技術による透過的データを利用しているテーブルインデックスを生成し検索するための方法１０を示す。第１ステップ１２は、極秘及び公開可能なデータを含む多様なデータを有するに透過的なデータベースを取り込む。次のステップ１４は、透過的なデータベースから抽出された一般的に検索されたデータからなる１つ以上の透過的なテーブルを生成する。   FIG. 1 illustrates a method 10 for generating and retrieving a table index utilizing transparent data according to the prior art. The first step 12 captures a database that is transparent to have a variety of data including confidential and publicly available data. The next step 14 generates one or more transparent tables of generally searched data extracted from a transparent database.

図１の方法１０を継続しながら、次のステップ１４は、透過的なテーブルを検索するために適した透過的なインデックスを生成する。一旦インデックスが形成されたら、ステップ１８は、形成されたインデックスを利用している透過的なテーブルの高速検索を提供する。その際、ステップ２０は、永久記録媒体用のデータベースを暗号化する。   Continuing with the method 10 of FIG. 1, the next step 14 generates a transparent index suitable for searching the transparent table. Once the index has been formed, step 18 provides a fast search of a transparent table utilizing the formed index. At that time, step 20 encrypts the database for the permanent recording medium.

図１のように、データベーステーブル及びインデックスを伴う方法は、データベースから抽出されたデータの高速テーブル検索を提供する。インデックスは、ＤＢＭＳ性能を向上させるために幅広く用いられるが、それらは極秘データを攻撃にさらす。これは、データベーステーブル及びデータベースインデックスが高速検索を促進するために透過的なフォーマットの中で管理されることを従来の検索方法が要求するためである。インデックス及びテーブルを暗号化することはそのようなデータを保護するが、これらのテーブル及びインデックス全体を検索毎に暗号化し復号化するために要求される演算能力は、そのような方法を実現不可能にする。   As in FIG. 1, the method involving database tables and indexes provides a fast table search of data extracted from the database. Indexes are widely used to improve DBMS performance, but they expose sensitive data to attacks. This is because traditional search methods require that database tables and database indexes be managed in a transparent format to facilitate fast searches. Encrypting indexes and tables protects such data, but the computing power required to encrypt and decrypt these tables and the entire index on every search is not feasible. To.

本発明は、インデックス付きのデータベーステーブルを安全に構築し検索するためのさまざまな方法を達成する。データベーステーブル及びデータベースインデックスの機密部分は、暗号化されたデータを取り扱うために配置されたブール関数により暗号化され、序列され、そして検索される。また、認定利用者が暗号化されたテーブルを構築し検索することを可能にするデータベース管理システムが開示される。   The present invention achieves various methods for securely building and retrieving indexed database tables. Sensitive portions of database tables and database indexes are encrypted, ordered, and retrieved by Boolean functions arranged to handle encrypted data. Also disclosed is a database management system that allows authorized users to build and search encrypted tables.

図１〜３は従来技術を示す。   1-3 show the prior art.

図４は、本発明の一側面に係る探索可能な暗号化インデックスの構築方法１００を示す。データベースインデックスは、２分木、ｂ−ツリー、又は他の適切なデータ構造である。本発明の一実施形態において、データベースインデックスは、固有のインデックスデータと共にインデックスキー値を記憶する単一のファイルとして構築される。インデックスキー値は、ある望まれた序列（インデックス式）のデータベーステーブル記録を（論理的に）配置するために用いられる記録からの１つ以上の領域からなるデータ量である。インデックスデータは、データベーステーブルの各々の記録の実際の記憶先に対する固有のポインタ又は識別子である。   FIG. 4 illustrates a searchable encryption index construction method 100 according to one aspect of the present invention. The database index is a binary tree, b-tree, or other suitable data structure. In one embodiment of the present invention, the database index is constructed as a single file that stores the index key value along with unique index data. An index key value is an amount of data consisting of one or more regions from a record that is used to (logically) place a database table record of some desired order (index formula). The index data is a unique pointer or identifier for the actual storage location of each record in the database table.

最初のステップ１０２は、透過的なデータを備えるデータベースに取り込む。次のステップ１０４は、データベースから復元されたデータより透過的なデータベースを生成する。実際、一連の情報及び探索の異なるタイプのためのデータベーステーブルは形成される。透過的なデータベースは、従来技術である図２のデータベーステーブル３０のようになる。方法１００は、データベーステーブルから与えられた領域の１つのコラムに対するインデックスを形成することを検討する。しかしながら、当業者は、本発明がどのようにより複雑な構造の中で実行できることを即座に認識することとなる。   The first step 102 populates a database with transparent data. The next step 104 generates a database that is more transparent than the data restored from the database. In fact, a series of information and database tables for different types of searches are formed. The transparent database is like the database table 30 of FIG. The method 100 considers forming an index for one column of a given region from the database table. However, one of ordinary skill in the art will immediately recognize how the present invention can be implemented in more complex structures.

次のステップ１０６は、ステップ１０４において形成されたデータベーステーブルが元となる透過的なデータを有する一連のノードを取り込む。一連のノード形成において、インデックス化されたコラム（即ち、方法１００により形成されたインデックスにより検索可能となる領域のコラム）に含まれたデータは、インデックスキー値として記憶され、各々の領域と関連した行ＩＤはインデックスデータとなる。各々のインデックスキー及びインデックスデータはノードを形成する。   The next step 106 captures a series of nodes with transparent data based on the database table created in step 104. In a series of node formations, the data contained in the indexed columns (ie, the columns of regions that can be searched by the index formed by method 100) are stored as index key values and associated with each region. The row ID becomes index data. Each index key and index data form a node.

ステップ１０８は、第一秘密キーを用いる各々のノードを暗号化する。下記の段落で記述されることとなる行ＩＤ値も暗号化している利益はあるけれども、本発明は、各々のノードの少なくともインデックスキー値を暗号化することを検討する。インデックスキー値は、機密情報からなるため暗号化を要求する。   Step 108 encrypts each node that uses the first secret key. Although there is the benefit of also encrypting the row ID value that will be described in the following paragraphs, the present invention contemplates encrypting at least the index key value of each node. Since the index key value consists of confidential information, encryption is required.

本質的に機密情報ではないが、行ＩＤ値は、機密情報に間接的なルートを与え、そこを攻撃にさらさせる。説明として、行ＩＤ値を暗号化することは、既知平文攻撃をなす物に対して膨大な透過的である情報量を減少させる。これは、とりわけデータベーステーブルに見られるある特定の透過的なデータとインデックスされたデータが適合性を有する際において言えることである。例えば、確認できない人間の特定の生年月日を究明することはアタッカーにおいて少しも有益ではない。しかしながら、生年月日と関連する人間の名前を知ることには価値がある。データベースインデックスのインデックスキーのいくつかの価値を特定するアタッカーは、データベースキーを残しておくための照合を知っている。例えば、データベースインデックスにおいて１９９０年１月２２日と１９９０年１月２４日との価値をどこに見出すかをアタッカーが知っているならば、アタッカーは、その間にある入力、即ち１９９０年１月２３を究明することができる。行ＩＤ値が暗号化された際、アタッカーは、正しい識別子の間の入力を関連付けることができない。   Although not inherently sensitive information, the row ID value provides an indirect route to the sensitive information and exposes it to attack. As an illustration, encrypting the row ID value reduces the amount of information that is vastly transparent to what makes known plaintext attacks. This is especially true when certain transparent data found in database tables and indexed data are compatible. For example, finding out the specific date of birth of an unidentifiable person is not at all useful to an attacker. However, it is worth knowing the human name associated with the date of birth. An attacker who identifies some value of an index key in a database index knows the collation to keep the database key. For example, if an attacker knows where to find the value of January 22, 1990 and January 24, 1990 in a database index, the attacker will find the input in between, ie, January 23, 1990. can do. When the row ID value is encrypted, the attacker cannot correlate the input between the correct identifiers.

一旦ステップ１０８でノードが暗号化されたら、次のステップ１１０ではノードを序列する。序列は、序列された特定のデータタイプと関連した「小なり」比較を通常終える。例えば、序列整数において、小なり比較は単一のブール「＜」操作である。本発明は、暗号化されたデータを用いるために設計された多数の「小なり」比較関数を検討する。ある擬似コード実行によると、
オペレータ小なり（Ａ、Ｂ）
Ａ´＝復号化（Ａ）
Ｂ´＝復号化（Ｂ）
実行小なり操作データタイプに適合しているＡ´、Ｂ´。
当然ながら、「＞」などの他のブール操作は、ノードを配置するために用いられうる。本発明の観点から、本発明の高速検索手段の使用のためのブール操作などを実行することは、すでに当業者に明らかだろう。 Once the nodes are encrypted in step 108, the next step 110 ranks the nodes. The ranking usually ends the “less than” comparison associated with the particular data type ordered. For example, in ordinal integers, the less than comparison is a single Boolean “<” operation. The present invention considers a number of “less than” comparison functions designed to use encrypted data. According to some pseudocode execution,
Operator less than (A, B)
A ′ = decryption (A)
B ′ = Decryption (B)
A ', B' conforming to the execution less than operation data type.
Of course, other Boolean operations such as ">" can be used to place nodes. From the point of view of the present invention, it will already be apparent to those skilled in the art to perform Boolean operations and the like for the use of the fast search means of the present invention.

図６は、本発明の一実施形態に係る一例の２分木インデックス２００を示す。データベースインデックス２００は、指示されたフォーマットの中にあり、複数のノード２０２を含む。しかしながら、１つのノードが暗号化機能性を利用できなければ、ノードの序列は意味を成さない。各々のノード２０２は、インデックスキー２０４とインデックスデータ２０６とを含む。図６の実施形態は、インデックスキー２０４とインデックスデータ２０６との両方を暗号化することを検討する。本発明の他の実施形態は、インデックスキーのみを暗号化することを検討する。   FIG. 6 shows an example binary tree index 200 according to an embodiment of the present invention. Database index 200 is in the indicated format and includes a plurality of nodes 202. However, if one node cannot take advantage of the encryption functionality, the order of nodes does not make sense. Each node 202 includes an index key 204 and index data 206. The embodiment of FIG. 6 considers encrypting both the index key 204 and the index data 206. Another embodiment of the invention contemplates encrypting only the index key.

図４を更に参照すると、一旦データベースインデックスが、図６に示されるように暗号化され序列されたフォーマットの中に形成されたら、次のステップ１１０は、透過的なデータベーステーブルのインデックスされたコラムのデータ領域を暗号化して、少なくとも部分的に暗号化されたデータベーステーブルを形成する。図５は、行ＩＤコラム１５２、名コラム１５４、姓コラム１５６、及び暗号化されたＤＯＢコラム１５８を有するテーブル１５０の一例を示す。好ましくは、データベースインデックスからの暗号化された情報がデータベースデーブル上での序列を含むために利用されないので、データベーステーブル領域は、第２秘密キーを用いて、即ちセキュリティ層を加えて暗号化される。   Still referring to FIG. 4, once the database index has been formed into an encrypted and ordered format as shown in FIG. 6, the next step 110 is to perform an indexed column of the transparent database table. The data area is encrypted to form an at least partially encrypted database table. FIG. 5 shows an example of a table 150 having a row ID column 152, a first name column 154, a last name column 156, and an encrypted DOB column 158. Preferably, the database table area is encrypted with the second secret key, i.e. with the addition of a security layer, since the encrypted information from the database index is not used to contain an order on the database table. .

データベーステーブルとデータベースインデックスとは直ちに形成され、ステップ１１４は、要望どおりに他の暗号化されたデータベーステーブルとデータベースインデックスとを生成する。上記の内容からわかるように、データベースは、要望どおりに暗号化される複数のインデックスされたデータベーステーブルにおいて完全に表されることとなる。異なるテーブルは、異なるタイプのデータを高速検索するために役立つ。多くのテーブルはアプリケーション特有のものである。最終ステップ１１６は、透過的なデータベーステーブルと透過的なデータベースとをその際削除する。ＤＢＭＳは、暗号化されたテーブルを検索するため暗号化されたインデックステーブルを直ちに利用する。   The database table and database index are formed immediately, and step 114 generates other encrypted database tables and database indexes as desired. As can be seen from the above, the database will be fully represented in a number of indexed database tables that are encrypted as desired. Different tables are useful for fast retrieval of different types of data. Many tables are application specific. The final step 116 then deletes the transparent database table and the transparent database. The DBMS immediately uses the encrypted index table to retrieve the encrypted table.

図７は、本発明のさらに他の実施形態に係るコンピュータシステム２５０を示す。コンピュータシステム２５０は、データベース管理システム（ＤＢＭＳ）２５２、暗号サービスエンジン２５４、暗号化されたデータベース２５６、暗号化されたデータベースインデックス２５８、暗号化されたデータベーステーブル２６０、及びデータベースクライアント２６２を含む。ＤＢＭＳ２５２は、データベースクライアント２６２のためのデータベース２５６へのアクセスを提供し管理する。アクセスのための全ての要求はＤＢＭＳ２５２により処理される。暗号サービスエンジン２５４は、暗号化及び復号化関数を実行するためのＤＢＭＳ２５２により用いられる。明確な処理によって示されると同時に、暗号サービスエンジン２５４はＤＢＭＳ２５２の構成要素となる。   FIG. 7 shows a computer system 250 according to yet another embodiment of the present invention. The computer system 250 includes a database management system (DBMS) 252, a cryptographic service engine 254, an encrypted database 256, an encrypted database index 258, an encrypted database table 260, and a database client 262. DBMS 252 provides and manages access to database 256 for database client 262. All requests for access are handled by DBMS 252. The cryptographic service engine 254 is used by the DBMS 252 for executing encryption and decryption functions. The cryptographic service engine 254 becomes a component of the DBMS 252 at the same time as indicated by the clear processing.

暗号化されたデータベースインデックス２５８と暗号化されたデータベース２６０とは、図４〜６の参照と共に上述したように構築され操作される。上記内容から分かるように、コンピュータシステム２５０は、ネットワーク及び複数のコンピュータを通じて分配される。遠隔クライアントは、ＳＳＬ又はＴＳＬなどの保護プロコトルの利用を通じてＤＢＭ２５２にアクセスすることとなる。   Encrypted database index 258 and encrypted database 260 are constructed and manipulated as described above with reference to FIGS. As can be seen from the above, the computer system 250 is distributed over a network and a plurality of computers. The remote client will access the DBM 252 through the use of a protection protocol such as SSL or TSL.

従来技術において行われたこととして、Ｂ−ツリーインデックス（又はインデックスのような他のツリー）における特定の記録の探索は、ツリーにおける特定の経路を横断することにより起こる。特定のキー値をもつ記録を発見するために、１つは、求められたキー値と共に呼び出された各々のノードに記憶されたキー値を比較しているツリーを通じて操作する。従来技術とは異なって、比較関数は、上述したように復号化関数を含む。   As has been done in the prior art, the search for a particular record in a B-tree index (or other tree such as an index) occurs by traversing a particular path in the tree. To find a record with a particular key value, one operates through a tree comparing the key value stored in each node called with the determined key value. Unlike the prior art, the comparison function includes a decoding function as described above.

本発明のデータベースインデックスを横断することは、要求するユーザが必要となる復号化関数を形成する権限を有する場合にのみ可能である。各々の比較操作の結果は、各々のノードと共に記憶されたポインタの復号化された形態と共に、望まれる記録に到達するためのツリーに通じる経路を示す。最終的に、探索は、求められるキー値の特定のデータ記録に対して順番に示される（即ち、ポインタ又は識別子を記憶する）特定の葉節点で終了する。または、葉節点は、それ自身が葉節点のデータ記録の実データを「房になったインデックス」として記憶することとなる。いずれにしても、それらの暗号化されたフォーマットのインデックス及びテーブルは、アタッカーに機密情報を簡単に獲得させることはない。   Traversing the database index of the present invention is only possible if the requesting user has the authority to form the required decryption function. The result of each comparison operation, along with the decoded form of the pointer stored with each node, indicates the path through the tree to reach the desired record. Eventually, the search ends at a particular leaf node that is presented in order (ie, stores a pointer or identifier) for the particular data record of the key value sought. Or, the leaf node itself stores the actual data of the data recording of the leaf node as a “clustered index”. In any case, these encrypted format indexes and tables do not allow attackers to easily obtain sensitive information.

従来技術のインデックス付きのベース化されたテーブル検索の実行方法のためのフローチャートである。Figure 5 is a flowchart for a prior art indexed based table search execution method. 従来技術のデータベースから抽出された一般的な検索データのテーブルを示す。2 shows a table of general search data extracted from a prior art database. 図２のテーブルのための従来技術のｂ−ツリーを示す。Figure 3 shows a prior art b-tree for the table of Figure 2; 本発明の一側面に係る検索可能であり暗号化されたデータベースインデックスの形成方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a method for forming a searchable and encrypted database index according to an aspect of the present invention. 本発明の一実施形態に係る暗号化されたテーブルを示す。Fig. 4 shows an encrypted table according to an embodiment of the invention. 本発明の一実施例に係る暗号化され序列された２分木を示す。Fig. 5 illustrates an encrypted and ordered binary tree according to one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係るコンピュータシステムのブロックダイヤグラムである。It is a block diagram of the computer system which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

３０・・・テーブル、５０・・・２分木インデックス、５２・・・ノード、５４・・・透過的インデックスキー、５６・・・透過的インデックスデータ、１５０・・・テーブル、２００・・・２分木インデックス、２０２・・・ノード、２０４・・・インデックスキー、２０６・・・インデックスデータ、２５０・・・コンピュータシステム、２５２・・・データベース管理システム、２５４・・・暗号サービスエンジン、２５６・・・データベース、２５８・・・データベースインデックス、２６０・・・データベーステーブル、２６２・・・データベースクライアント   30 ... Table, 50 ... Binary tree index, 52 ... Node, 54 ... Transparent index key, 56 ... Transparent index data, 150 ... Table, 200 ... 2 Branch tree index, 202 ... node, 204 ... index key, 206 ... index data, 250 ... computer system, 252 ... database management system, 254 ... cryptographic service engine, 256 ... -Database, 258 ... Database index, 260 ... Database table, 262 ... Database client

Claims (20)

データベーステーブル探索用の暗号化されたデータベースインデックスを構築する方法を導入されたコンピュータであって、前記方法は、
複数の行ＩＤ領域を有する少なくとも１つの行ＩＤコラムと、複数の機密データを有する少なくとも機密データコラムとを含むデータベーステーブルを形成し、
前記複数の機密データ領域の固有の一つからのデータであるインデックスキーと前記複数の行ＩＤ領域の固有の一つからのデータであるインデックスデータとの両方を備え、複数のインデックスキーと複数のインデックスデータとを含む複数のノードを取り込み、
前記複数のノードの中にある前記複数のインデックスキーを暗号化し、
そして、前記複数のノードを序列する
ことからなるデータベーステーブル探索用の暗号化されたデータベースインデックスを構築する方法を導入されたコンピュータ。 A computer introduced with a method of building an encrypted database index for database table search, said method comprising:
Forming a database table including at least one row ID column having a plurality of row ID regions and at least a confidential data column having a plurality of confidential data;
Both the index key that is data from a unique one of the plurality of confidential data areas and the index data that is data from a unique one of the plurality of row ID areas, and a plurality of index keys and a plurality of Import multiple nodes including index data,
Encrypting the plurality of index keys in the plurality of nodes;
And a computer introduced with a method for constructing an encrypted database index for searching a database table, comprising arranging the plurality of nodes. データベーステーブルを形成する前記行為は、複数の領域コラムを有するデータベーステーブルを形成することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法を導入されたコンピュータ。   The computer implemented method of claim 1, wherein the act of forming a database table includes forming a database table having a plurality of region columns. 前記複数のインデックスキーを暗号化する前記行為は、第一秘密キーを使用することで実行されることを特徴とする請求項１記載の方法を導入されたコンピュータ。   The computer of claim 1, wherein the act of encrypting the plurality of index keys is performed using a first secret key. 更に、前記第一秘密キーを使用する前記複数のインデックスデータを暗号化することからなる請求項３記載の方法を導入されたコンピュータ。   The computer according to claim 3, further comprising encrypting the plurality of index data using the first secret key. 更に、前記複数の行ＩＤ領域からのデータを暗号化することからなる請求項４記載の方法を導入されたコンピュータ。   5. The computer introduced with the method of claim 4, further comprising encrypting data from said plurality of row ID areas. 前記複数の行ＩＤ領域からのデータを暗号化する前記行為は、第二秘密キーを用いることを特徴とする請求項５記載の方法を導入されたコンピュータ。   6. The computer introduced with the method of claim 5, wherein the act of encrypting data from the plurality of row ID areas uses a second secret key. 更に、暗号化された複数のインデックスキーのみを残すために前記複数のインデックスキーに対応する透過的なデータを削除することからなる請求項１記載の方法を導入されたコンピュータ。   The computer of claim 1, further comprising deleting transparent data corresponding to the plurality of index keys to leave only the plurality of encrypted index keys. 更に、持続的メモリに対して前記暗号化されたデータベーステーブルと前記暗号化された複数のノードとを記憶することからなる請求項１記載の方法を導入されたコンピュータ。   The computer of claim 1, further comprising storing the encrypted database table and the plurality of encrypted nodes in a persistent memory. 二つの暗号化されたデータＡ及びＢの比較に用いる「小なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令からなるコンピュータ記憶媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、
暗号化されたフォーマットにおけるデータＡ及びＢを受け取り、
Ａ´を形成するためにＡを復号化し、
Ｂ´を形成するためにＢを復号化し、
データＡ´及びＢ´の共通のデータタイプに適合する「小なり」操作を実行し、
そして、データＡ´及びＢ´の共通のデータタイプに適合する「小なり」操作からの結果を返す
ことを含む二つの暗号化されたデータＡ及びＢの比較に用いる「小なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令からなるコンピュータ記憶媒体。 A computer storage medium comprising computer-executable instructions for a “less than” comparison function used to compare two encrypted data A and B, wherein the computer-executable instructions are:
Receive data A and B in encrypted format,
Decrypt A to form A ′,
Decrypt B to form B ′,
Perform a “less than” operation that matches the common data type of data A ′ and B ′,
And a “less than” comparison function used to compare two encrypted data A and B, including returning a result from a “less than” operation that matches the common data type of data A ′ and B ′. A computer storage medium comprising computer-executable instructions for: 前記コンピュータ実行可能命令は、更に、前記「小なり」関数の操作を実体要求することが暗号化操作を実行するために割り当たられたかどうかを特定することを含む請求項９記載の二つの暗号化されたデータＡ及びＢの比較に用いる「小なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令からなるコンピュータ記憶媒体。   10. The two ciphers of claim 9, wherein the computer-executable instructions further comprise identifying whether an entity requesting an operation of the "less than" function has been assigned to perform an encryption operation. A computer storage medium comprising computer-executable instructions for a “less than” comparison function for use in comparing digitized data A and B. 二つの暗号化されたデータＡ及びＢの比較に用いる「大なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令からなるコンピュータ記憶媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、
暗号化されたフォーマットにおけるデータＡ及びＢを受け取り、
Ａ´を形成するためのＡを復号化し、
Ｂ´を形成するためのＢを復号化し、
データＡ´及びＢ´の共通のデータタイプに適合する「大なり」操作を実行し、
そして、データＡ´及びＢ´の共通のデータタイプに適合する「大なり」操作からの結果を返す
ことを含む二つの暗号化されたデータＡ及びＢの比較に用いる「大なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令からなるコンピュータ記憶媒体。 A computer storage medium comprising computer-executable instructions for a “greater than” comparison function used to compare two encrypted data A and B, wherein the computer-executable instructions are:
Receive data A and B in encrypted format,
Decrypt A to form A ′;
Decrypt B to form B ′;
Perform a “greater than” operation that matches the common data type of data A ′ and B ′,
And a “greater than” comparison function used to compare the two encrypted data A and B, including returning a result from an “greater than” operation that matches the common data type of data A ′ and B ′. A computer storage medium comprising computer-executable instructions for: 前記コンピュータシステムに利用される暗号化関数を用いるために割り当てられたユーザによってのみ探索可能であり、データベーステーブルをインデックス化するための保護インデックスであって、前記保護インデックスは、
各々がインデックスキーとインデックスデータとを含む複数のノードと、暗号化された各々のインデックスキーと、重要な情報を提供する各々のインデックスキーから復号化されたデータと、前記データベースデーブルの中の記憶場所を識別化する各々のインデックスデータとからなり、
前記複数のノードが復号化を通じてのみ探索可能な方法で論理的に序列される
ことを特徴とする保護インデックス。 A protection index for indexing a database table that is searchable only by a user assigned to use an encryption function utilized in the computer system, wherein the protection index is:
A plurality of nodes each including an index key and index data; each encrypted index key; data decrypted from each index key providing important information; and storage in the database table It consists of each index data that identifies the place,
The protection index, wherein the plurality of nodes are logically ordered in a searchable manner only through decryption. 前記インデックスデータの各々は、第一秘密暗号化キーに従って暗号化されることを特徴とする請求項１２記載の保護インデックス。   The protected index according to claim 12, wherein each of the index data is encrypted according to a first secret encryption key. 前記インデックスデータに相当する前記データベーステーブルの領域にあるデータは、第一秘密暗号化キーと異なる前記第二秘密暗号化キーに従って暗号化されることを特徴とする請求項１３記載の保護インデックス。   14. The protection index according to claim 13, wherein data in an area of the database table corresponding to the index data is encrypted according to the second secret encryption key different from the first secret encryption key. 複数のノードを有する保護インデックスであり、各々のノードはインデックスキーとインデックスデータとを含み、各々のインデックスキーは暗号化され、各々のインデックスキーから暗号化されたデータは重要な情報を提供し、そして各々のインデックスデータは前記データベーステーブルの中で記憶場所を識別化し、前記複数のノードは復号化を通じてのみ探索可能な方法で論理的に序列される、保護インデックスを通じて暗号化されたデータベーステーブルを探索するための方法であって、前記方法は、
ユーザから前記保護インデックスを探索するための要求を受け取り、
前記ユーザが暗号化関数を利用するために割り当てられるかどうかを決定し、
前記ユーザは暗号化関数を利用するために割り当てられる際、インデックス化され暗号化されたデータを復号化するための操作可能な１つ以上の比較関数を用いる前記要求された探索を実行する
ことからなる保護インデックスを通じて暗号化されたデータベーステーブルの探索するための方法。 A protected index having a plurality of nodes, each node including an index key and index data, each index key is encrypted, and the encrypted data from each index key provides important information; Each index data identifies a storage location in the database table, and the plurality of nodes are logically ordered in a searchable manner only through decryption, searching the encrypted database table through a protected index. A method for performing the method comprising:
Receiving a request from a user to search the protection index;
Determining whether the user is assigned to utilize an encryption function;
When the user is assigned to utilize an encryption function, from performing the requested search using one or more operable comparison functions for decrypting indexed and encrypted data A method for searching encrypted database tables through a protected index. コンピュータシステムは、
暗号化されたデータベースと、
暗号化された、複数の行ＩＤ領域を有する少なくとも１つの行ＩＤコラムと複数の機密データ領域を有する少なくとも１つの機密データコラムとを含むデータベーステーブルと、
前記データベーステーブルと関連し、複数のノードを含むデータベースインデックスであり、各々のノードが前記複数の機密データ領域の固有の１つからのデータであるインデックスキーと前記複数の行ＩＤ領域の固有の１つからのデータであるインデックスデータとを有し、その前記ノードは、複数のインデックスキーと複数のインデックスデータとを含み、前記複数のインデックスキーが暗号化され、前記複数のノードが前記暗号化されたインデックスキーに従って序列される、データベースインデックスと、
前記コンピュータシステムにインスタンスを作成され、前記データベースインデックスを用いる前記データベーステーブルを探索するための実行可能な、データベース管理システムと
からなるコンピュータシステム。 Computer system
An encrypted database,
An encrypted database table including at least one row ID column having a plurality of row ID regions and at least one sensitive data column having a plurality of sensitive data regions;
A database index associated with the database table and including a plurality of nodes, each node having an index key that is data from a unique one of the plurality of confidential data areas and a unique one of the plurality of row ID areas Index data that is one of the data, and the node includes a plurality of index keys and a plurality of index data, wherein the plurality of index keys are encrypted, and the plurality of nodes are encrypted. A database index, ordered according to the index key
A computer system comprising an executable database management system for creating an instance in the computer system and searching the database table using the database index. 前記コンピュータシステムは、更に、前記データベース管理システムにより要求される際、暗号化関数を実行するための実行可能な暗号サービスエンジンからなることを特徴とする請求項１６記載のコンピュータシステム。   The computer system of claim 16, further comprising an executable cryptographic service engine for executing an encryption function when required by the database management system. 前記暗号サービスエンジンは、二つの暗号化されたデータＡ及びＢを比較するために用いる「小なり」比較関数のためのコンピュータ実行可能命令を提供し、前記コンピュータ実行可能命令は、
暗号化されたフォーマットにおけるデータＡ及びＢを受け取り、
Ａ´を形成するためにＡを復号化し、
Ｂ´を形成するためにＢを復号化し、
データＡ´及びＢ´の共通のタイプに適合する前記「小なり」関数を実行し、
そして、データＡ´及びＢ´の共通のデータタイプに適合する前記「小なり」関数からの結果を返す
ことを含む請求項１７記載のコンピュータシステム。 The cryptographic service engine provides computer-executable instructions for a “less than” comparison function used to compare two encrypted data A and B, wherein the computer-executable instructions are:
Receive data A and B in encrypted format,
Decrypt A to form A ′,
Decrypt B to form B ′,
Execute the “less than” function that fits a common type of data A ′ and B ′;
18. The computer system of claim 17, further comprising returning a result from the “less than” function that matches a common data type of data A ′ and B ′. 更に、前記コンピュータシステム上で実行しているアプリケーションのための前記暗号サービスエンジンにインターフェースを提供する暗号ＡＰＩからなる請求項１７記載のコンピュータシステム。   18. The computer system of claim 17, further comprising a cryptographic API that provides an interface to the cryptographic service engine for an application executing on the computer system. データベーステーブルとデータベースインデックスとを備えるコンピュータデータベースであって、前記コンピュータデータベースは、前記データベーステーブルと前記データベースインデックスとの機密部分は暗号化され、前記データベースインデックスは、暗号化されたデータを取り扱うために配置されたブール関数に従って序列及び探索されることを特徴とするコンピュータデータベース。   A computer database comprising a database table and a database index, wherein the computer database is encrypted for sensitive portions of the database table and the database index, and the database index is arranged for handling encrypted data A computer database characterized by being ordered and searched according to a defined Boolean function.
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